軽量なバイオマス原料活用
CNFコンポジット材料 CNF強化熱可塑性樹脂

概要と特徴
CNF強化熱可塑性樹脂 CNF強化熱可塑性樹脂

CNF強化熱可塑性樹脂とは

CNF強化熱可塑性樹脂は、旭化成の高耐熱セルロースナノファイバー(CNF)を各種エンジニアリングプラスチックと複合化(コンポジット)した、軽量でリグラインド*性に優れた材料です。

旭化成は、高耐熱CNFを各種ポリアミド(PA)樹脂と複合化した「CNF強化ポリアミド樹脂」、高耐熱CNFをポリアセタール(POM)樹脂と複合化した「CNF強化POM樹脂」の開発を通じて、摺動部品の小型化・薄肉化・軽量化に貢献します。

*リグラインド:汚染されていない製品、あるいはスプルーやランナーといったスクラップについて、工場内で粉砕、リペレット化および粒状化して再利用するもの(UL 746Aより)

CNF強化熱可塑性樹脂ギア

旭化成のCNFの優れた特性・独自技術

旭化成が開発するセルロースナノファイバー(CNF)は、コットンリンター原料をナノオーダーにまで高度に微細化したバイオマス素材です。

優れた特性

■高耐熱 ■バイオマス原料 ■優れたリグラインド性 ■低比重 ■低摩擦係数、低摩耗性 ■高弾性率 ■低線膨張率 ■高ガスバリア性

旭化成のCNFは、下図の通り従来品と比較して高耐熱なバイオマスフィラー(充填剤)として樹脂を強化することができ、低比重(1.5g/㎤)であることが特徴です。
また、高弾性率、低線膨張率、低摩擦係数、低摩耗性、高ガスバリア性など、優れた特性を備えています。

旭化成のCNF原料の耐熱性(従来品との比較)
CNF原料の耐熱性(従来品との比較)

CNFナノ分散技術

従来、CNFは非常に親水性が高く、樹脂中へ練り込もうとすると凝集してしまい、CNF本来の性質を発現できないという課題を抱えていました。

旭化成では、CNFを様々な樹脂にナノ分散させる技術を開発しており、CNF製造からCNFコンポジットまでの一貫製造プロセスを特徴としています。

CNFコンポジット材料各種ご紹介

01

CNF強化ポリアミド樹脂

CNF強化ポリアミド樹脂は、旭化成の高耐熱CNFを各種ポリアミド(PA)樹脂と複合化したものです。摺動性、低温・高温剛性、低比重、優れたリグラインド性(対非強化PA、PA/GF)といった特徴を有し、摺動部品の小型化・薄肉化・軽量化に貢献します。

特徴①:耐熱性と、リグラインド使用時の高い物性保持率
旭化成の高耐熱CNFは、リグラインド使用時の熱劣化及び繊維切断が少ないため、射出成形品を粉砕→再成形を繰り返しても、樹脂コンポジットの物性低下が少ないという特徴があります。従来品のCNFを使用した場合と比較して射出成型品に色が付きにくく、成形時の外観に優れます(下図)。

耐熱性とマテリアルリサイクル性

CNF リグラインド特性 引張弾性率保持率

特徴②:高剛性と寸法安定性
旭化成のCNF強化ポリアミド樹脂は、非強化ポリアミドやガラス繊維(GF)強化ポリアミドに比べ、高い比曲げ弾性と常温23℃~高温80℃の温度領域における高い曲げ弾性率、および低線膨張係数を発現します。 

高剛性と寸法安定性

特徴③:摺動性
旭化成のCNF強化ポリアミド樹脂は、低摩擦係数、低摩耗性、低アブレ-ジョンを発現し、摩擦対象物(金属等)を摩耗させにくいという特長があります。
ガラス繊維強化材に比べ、CNFナノコンポジット材料は、摺動対象物である金属を摩耗させないため、金属の特殊表面処理プロセスを省略できる可能性があります。

摺動性

■バイオマスエンジニアリングプラスチックとバイオマスフィラーの組み合わせ CNF強化PA610
ポリマーの60%が植物由来となっているバイオマスプラスチックPA610に、CNF10%を複合化した材料は、バイオマス原料比率が約65%となります。PA610をベース素材とすることでさらにバイオマス原料比率を上げながら、上記ご説明したPA/CNFとしての優れたリグラインド性、剛性、寸法安定性、摺動性といった特徴を有しています。

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02

CNF強化POM樹脂

CNF強化POM樹脂は、旭化成の高耐熱CNFをポリアセタール(POM)樹脂と複合化したものです。摺動性、高温剛性、低収縮・低CTE、高温クリープ性能(対POM)といった特徴を有し、摺動部品の小型化・薄肉化・軽量化に貢献します。

特徴①:優れた摺動性(対金属・同材同士)
ポリアセタール(POM)は優れた機械物性と摩擦摩耗特性から歯車などの摺動部品に使用されており、また、CNFはガラス繊維強化材と比べ、摺動対象物である金属を摩耗させ難い特徴があるため、CNF強化POM樹脂は、機械特性に加え、摺動性能の向上にも貢献します。
さらに、一般的に性能が悪化するとされる同材同士における摺動においても、下図のように低摩耗性、低摩擦係数を発現し、静音性にも優れます。このことから、製品の小型化のみならず、部品のモノマテリアル化も期待できる材料です。

CNF強化POM樹脂の特徴

優れた摺動性(対金属・同材同士)

特徴②:高剛性と寸法安定性
コットンリンターを原料とする弊社の高耐熱CNFをポリアセタール(POM)中に高度に分散させ、強固なCNFネットワークを樹脂中に構築したCNF強化POM樹脂は、高剛性、寸法安定性に優れます。旭化成独自のCNF分散技術から得られたCNF強化POM樹脂は、通常樹脂の剛性が低下する高温領域においても、高い剛性を維持することが可能です。

高剛性と寸法安定性

特徴③:耐クリープ性
旭化成のCNF強化POM樹脂は、優れたクリープ性を有します。これにより、部品の小型化ニーズや耐久性向上のニーズに対応することができます。

耐クリープ性

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